贝类遗传育种

第七章贝类的遗传育种 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 100 200 300 鸡 牛 猪 挪威大西洋鲑 生产性能 与1940年比 时间 罗非鱼 依据Eknath 良种培育 动物育种排行榜 背景资料 在国际上 挪威对大西洋鲑和虹鳟的遗传改良 为水产生物的遗传育种树立了榜样 挪威对鲑鳟鱼类的遗传改良开始于1970 年代 2004年养殖鲑鳟鱼类的年产量达到54万吨 占世界同类产品的45 在国际市场上很具竞争能力 挪威科学家把鲑鳟鱼类养殖业取得的成功 38 归因于新品种培育 35 归因于疾病防治 特别是疫苗的研发 其余的归因于管理技术与设施的进步等 对水产养殖生物进行遗传改良 是推动水产养殖业科技进步的决定性因素 水产养殖生物育种现状 改良水产生物的性状和品质以适合市场和消费者的需求 是水产生物新品种培育的基本出发点 根据挪威科学家Dr GjedremTrygve 1997 2000 的研究 在世界范围内 经过遗传改良的新品种的养殖产量只占世界水产养殖总产量的2 3 但挪威养殖鱼类产量的90 以上是新品种 水产养殖生物育种现状 根据世界鱼类中心 WorldFishCenter 的调查 目前世界上大约有30多个水产育种项目 涉及的水产生物种类包括 鲤 鲇 罗非鱼 淡水虾 鲮 鲈等 70 以上的育种计划采用的技术路线为选择育种 70 以上的育种计划把生长速度 体重 做为主要的育种指标 其它的育种指标包括 成活率 饵料系数 抗病能力 体形 肉质颜色 成熟期等 新品种 世界上培育成功的水产生物新品种鲤鱼20多个鲑鳟鱼类10多个鲟鱼1个罗非鱼3 4个 水产养殖生物育种现状 我国水生生物种质资源非常丰富 海淡水鱼类就有3800多种 虾类有300多种 蟹类有600多种 贝类有4000多种 许多种类具有重要经济价值 目前开展水产养殖的生物种类超过150种 包括鱼类 甲壳类 虾 蟹 贝类 藻类 棘皮动物 海参 海胆 等 开展水产养殖的主要种类有40多种 消费习惯的多样性和物种分布的多样性 决定了我国很难向挪威那样把养殖重点只放在少数种类上 不断变化的市场需求和养殖重点 为新品种培育增加了难度 水产养殖生物育种现状 根据李思发等 2003 的调研结果 我国大约有10 的水产养殖生物种类曾进行过 或正在进行新品种培育的研究 从产量的角度来讲 大约水产养殖产量的16 4 来自新品种的养殖 总体上讲 我国水产养殖业的良种覆盖率还相当低 这一现象与我国世界水产养殖大国的地位是不相称的 随着国家宏观政策调控和产业结构的调整 新品种培育的重要性和紧迫性正在被提到主管部门的议事日程 水产养殖生物育种现状 90年代以来 经过国家水产原良种审定委员会审定通过的水产品种 品系 共56个 其中 新品种16个 杂交种16个 引进种24个 鲤19个罗非鱼5个鲫6个虾类3个鲍1个团头鲂1个藻2个 水产养殖生物育种研究现状 九五 以来 在国家863 973 国家科技攻关 自然基金等计划的支持下 水产生物育种研究取得了可喜的进展 大量新技术 新思路用于新品种的培育 经典的遗传育种技术与现代生物技术 特别是分子生物学技术相结合 多种学科技术的交叉和综合运用 是当前水产生物育种研究的基本特征 水产养殖生物育种研究的主要进展 细胞工程技术育种 多倍体的诱导牡蛎Crassostreagigas扇贝Chlamysfarreri对虾Fenneropenaeuschinensis珍珠贝Pinctadafucatamartensii鲍鱼Haliotisdiscushannai 栉孔扇贝C farreri的三倍体诱导 水产养殖生物育种研究现状 单性苗种培育全雌苗种培育对虾Fenneropenaeuschinensis牙鲆Paralichthysolivaceus全雄苗种培育罗非鱼杂交育种扇贝栉孔扇贝C farrerix虾夷扇贝P yessoensis栉孔扇贝C farrerix华贵栉孔扇贝C nobilis栉孔扇贝不同地理种群之间的杂交 包括分别采自日本 朝鲜和中国不同海区的种群之间的杂交 水产养殖生物育种研究现状 杂交育种鲍鱼Abalone皱纹盘鲍Haliotisdiscushannai 杂色鲍Haliotisdiversicolor种间杂交以及同种的不同地理种群之间的杂交 特别是分别用日本与中国不同种群之间的杂交 选择育种中国对虾Fenneropenaeuschinensis栉孔扇贝Chlamysfarreri皱纹盘鲍Haliotisdiscushannai 杂色鲍Haliotisdiversicolor紫菜Porphyrahaitanensis 海带laminariajaponicus大黄鱼Larimichthyscrocea 高产扇贝的选择育种 包振民 皱纹盘鲍的选择育种 张国范 水产养殖生物育种研究现状 转基因技术培育新品种我国是世界上最早培育成功转基因鱼的国家 先后开展了多种鱼类的转基因技术研究 鲤鱼Cyprinuscarpio 鲫鱼Carassiusauratusauratus牙鲆Paralichthysolivaceus对虾Fenneropenaeuschinensis 转基因培育的超级鲤鱼 48个月 上为对照 4300g 下为转基因鱼 7800g 孙效文 超级鲤鱼的生长表现 孙效文提供资料 转基因超级鲤鱼子一代的生长表现 孙效文提供资料 15MonthsOld 4900gmand1200gm 转基因对虾幼体的PCR检测结果 转基因对虾 刘志毅 相建海等 2000 科学通报 一 贝类多倍体育种 AnewlyfertilizedeggofthePacificoysterwithpolarbodyI II maternalandpaternalchromosomegroups allofwhichcanbeartificiallymanipulatedtoproducepolyploidandaneuploidoysters 贝类多倍体育种的原理 多倍体育种的方法 物理学方法化学方法生物学方法 物理学方法 温度休克 其作用机制是温度的变化引起细胞内酶构型的改变 不利于酶促反应的进行 导致细胞分裂时形成纺锤体所需的ATP的供应途径受阻 使已完成染色体加倍的细胞不能分裂 所用的温度因种类不同而有所差异 静水压 即利用专门的静水压设备产生的压力施加于处理对象 其作用机制是抑制纺锤体的微丝和微管的形成 阻止染色体的移动 从而抑制细胞的分裂 形成多倍体 电脉冲也可诱导多倍体 化学方法 1 细胞松弛素B cytochatginB 简称CB 真菌的一类代谢产物 CB处理可诱发一系列细胞学效应 如细胞骨架的变化 多核化 破坏微丝等 一般认为CB特异性破坏微丝 最终导致细胞分裂的由微丝构成的收缩环解体 抑制细胞质分裂 阻止极体的释放 从而产生多倍体 CB是一种致癌剂 水溶性较差 一般溶解在1 的二甲基亚矾 DMSO 中 而且处理结束后需用含1DMSO的海水浸洗受精卵 去除残留的CB 6 二甲基氨基嘌呤 6 dimethylaminopurine 简称6 DMAP 嘌呤霉素的一种类似物 抑制蛋白质磷酸化 通过作用于特定的酶 破坏微管的的聚合中心 使微管不能形成 从而抑制极体的形成和释放 8 6 DMAP是一种非致癌性 具水活性 化学方法 2 咖啡因 Caffeine 其作用效果在于提高细胞内的Ca2 由于微管对Ca2 浓度敏感 当Ca2 浓度极低或高于10 3时 会引起微管二聚体的解聚 阻止细胞分裂 从而形成多倍体 秋水仙素 Colchicine 能抑制微管的组装 使已有的微管解聚 从而阻止纺锤体的形成或破坏已形成的纺锤体 使细胞的染色体加倍而不分离 该种诱导剂在植物中的应用较为广泛且成功 在贝类及其他动物中的应用较少 聚乙二醇 PEG 氰化钙 CL 等化学试剂对抑制细胞分离 使染色体加倍也有一定的作用 生物学方法 四倍体 T 与二倍体 D 杂交生产贝类三倍体 三倍体率可高达100 该方法简单 操作方便 避免了理化处理对胚胎发育的影响 能提高胚胎的孵化率和幼虫的存活率 适合于生产性养殖 利用四倍体与异种二倍体杂交可产生异源三倍体 目前 太平洋牡牡蛎四倍体与近江牡蛎二倍体杂交已成功地培育出异源三倍体后代 MetaphasesfrompolyploidandaneuploidPacifico